Fundamentos Esenciales de Química: Hidrocarburos, Estequiometría y Soluciones

Química Orgánica: Fundamentos y Conceptos Clave

Hidrocarburos: Estructura y Clasificación

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos fundamentales, constituidos exclusivamente por átomos de hidrógeno y carbono.

Tipos de Hidrocarburos

• Hidrocarburos Saturados: Poseen la máxima cantidad posible de átomos de hidrógeno, lo que implica que todos sus enlaces carbono-carbono son simples.
• Hidrocarburos Insaturados: Contienen al menos un par de átomos de carbono unidos mediante un enlace doble o triple.

Clasificación Estructural

Los hidrocarburos pueden clasificarse según la disposición de sus átomos de carbono en:

• Lineales
• Ramificados
• Cíclicos

Propiedades de los Hidrocarburos

Propiedades Físicas

• Generalmente son menos densos que el agua.
• Su punto de ebullición aumenta a medida que se incrementa el número de átomos de carbono en la cadena.
• Son compuestos apolares, lo que los hace insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos.

Propiedades Químicas

• Todos los hidrocarburos son combustibles, reaccionando con el oxígeno para producir dióxido de carbono y agua (combustión).

Series Homólogas de Hidrocarburos

Las principales series homólogas se distinguen por el tipo de enlace carbono-carbono:

• Alcanos: Hidrocarburos saturados con fórmula general C_nH_2n+2.
• Alquenos: Hidrocarburos insaturados con al menos un doble enlace y fórmula general C_nH_2n.
• Alquinos: Hidrocarburos insaturados con al menos un triple enlace y fórmula general C_nH_2n-2.

Prefijos Numéricos en Química Orgánica

Para nombrar cadenas de carbono, se utilizan los siguientes prefijos según el número de átomos de carbono:

1. Met- (1 carbono)
2. Et- (2 carbonos)
3. Prop- (3 carbonos)
4. But- (4 carbonos)
5. Pent- (5 carbonos)
6. Hex- (6 carbonos)
7. Hept- (7 carbonos)
8. Oct- (8 carbonos)
9. Non- (9 carbonos)
10. Dec- (10 carbonos)

Isomería: Compuestos con la Misma Fórmula Molecular

Los isómeros son compuestos diferentes que poseen la misma fórmula global o molecular, pero difieren en la disposición de sus átomos.

Tipos de Isomería Estructural

• Isomería de Posición: Los isómeros se diferencian en la posición de un grupo funcional o de un sustituyente en la cadena carbonada.
• Isomería de Cadena: Los isómeros presentan diferentes estructuras de la cadena principal de carbono (lineal, ramificada).
• Isomería de Cadena y Posición: Los isómeros difieren tanto en la estructura de la cadena como en la posición de los sustituyentes o grupos funcionales.
• Isomería de Función (o Compensación): Los isómeros pertenecen a diferentes clases de compuestos orgánicos (es decir, tienen diferentes grupos funcionales).

Cálculos Estequiométricos: Cuantificando Reacciones Químicas

La estequiometría es la rama de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre los reactivos y productos en una reacción química.

Conceptos Fundamentales en Estequiometría

• Número de Moléculas: Un mol de cualquier sustancia contiene 6.022 x 10²³ moléculas (Número de Avogadro).
• Volumen Molar de un Gas: En condiciones normales de presión y temperatura (CNPT), un mol de cualquier gas ideal ocupa un volumen de 22.4 litros.
• Masa Molar: Es la masa de un mol de una sustancia, expresada en gramos/mol. Se utiliza para convertir moles a masa y viceversa.

Soluciones Químicas: Concentración y Propiedades

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.

Fórmulas Clave para la Concentración de Soluciones

• Concentración (Masa/Volumen):

  Concentración = Masa de soluto / Volumen de solución

• Molaridad (M):

  Molaridad = n (moles) de soluto / Volumen de solución (en litros)

• Concentración en Gramos por Litro (g/L):

  g/L = Masa de soluto (en gramos) / Volumen de solución (en litros)

• Cálculo de Moles:

  Moles = Masa (en gramos) / Masa Molar (en gramos/mol)

pH: Medida de Acidez y Basicidad

El pH es una escala logarítmica que se utiliza para indicar la acidez o basicidad de una solución acuosa.

Escala de pH

• Soluciones Ácidas: Tienen un valor de pH entre 0 y 7 (sin incluir el 7).
• Soluciones Básicas (Alcalinas): Tienen un valor de pH entre 7 (sin incluir el 7) y 14.
• Soluciones Neutras: Tienen un pH de 7.